RU2003928C1 - Method of control over tubular furnace - Google Patents

Method of control over tubular furnace

Info

Publication number
RU2003928C1
RU2003928C1 SU4867262A RU2003928C1 RU 2003928 C1 RU2003928 C1 RU 2003928C1 SU 4867262 A SU4867262 A SU 4867262A RU 2003928 C1 RU2003928 C1 RU 2003928C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oxygen
hydrogen
air
chambers
combustion
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Владимирович Подборнов
Original Assignee
Николай Владимирович Подборнов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Владимирович Подборнов filed Critical Николай Владимирович Подборнов
Priority to SU4867262 priority Critical patent/RU2003928C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2003928C1 publication Critical patent/RU2003928C1/en

Links

Description

Однако данный способ не позвол ет достаточно точно проводить оптимизацию процесса горени  по той причине, что она достигаетс  изменением потока воздуха и положением дымовой заслонки, след  за ограничени ми по содержанию кислорода. Последний в результате возможных присо- сов и других факторов возмущени  может измен тьс  независимо от режима горени  топлива. Кроме того, при избытках кислорода , превышающих некоторый минимальный предел, начинают интенсивно образовыватьс  окислы азота, которые ухудшают экологическую обстановку окружающей среды.However, this method does not allow a sufficiently accurate optimization of the combustion process because it is achieved by changing the air flow and the position of the smoke damper, following the limitations on the oxygen content. The latter, as a result of possible suction and other disturbance factors, can vary regardless of the combustion mode of the fuel. In addition, with excess oxygen exceeding a certain minimum limit, nitrogen oxides begin to intensively form, which degrade the ecological environment.

Данный, как все вышеописанные способы управлени , не дает никаких гарантий, что в процессе управлени  избыток кислорода в дымовых газах будет минимально необходимым.This, like all of the control methods described above, makes no guarantee that during the control process an excess of oxygen in the flue gases will be minimally necessary.

Цель изобретени  заключаетс  в повышении точности оптимизации режима горени  топлива.An object of the invention is to improve the accuracy of optimizing the combustion mode of a fuel.

Цель достигаетс  тем, что согласно предлагаемому способу управлени  трубчатой печью путем регулировани  производительности подачей топливного газа в камеры сгорани , регулировани  разрежени  удалением дымовых газов и оптимизацией процесса сгорани  на основе данных измерени  содержани  кислорода в дымовых газах и управлени  потоками воздуха по камерам, дополнительно измер ют содержание водорода либо продуктов недожега в дымовых газах и в заданных ограничени х минимизируют значение функции:The goal is achieved by the fact that according to the proposed method of controlling a tube furnace by adjusting the rate of supply of fuel gas to the combustion chambers, adjusting the vacuum by removing flue gases and optimizing the combustion process based on the measurement of oxygen in the flue gas and controlling the air flow through the chambers, the content is additionally measured hydrogen or products of underburning in flue gases and in specified restrictions minimize the value of the function:

R H2+102,(1)R H2 + 102, (1)

где Н2, 02 - знамени  измененных концентраций водорода (продуктов недожога), кислорода в дымовых газах; Я - коэффициент, измен   сначала общую подачу воздуха, затем распределение по камерам.where H2, 02 are banners of altered concentrations of hydrogen (products of underburning), oxygen in flue gases; I am the coefficient, changing first the total air supply, then the distribution over the chambers.

Значение коэффициента Я зависит от того, в каких единицах газоанализаторами измер етс  содержание иодородэ и кислорода . Если указанные параметры измер ютс  в массовых единицах, например в массовых процентах, то значение Я беретс  в интервале 0,076...0,106. Данные значени  Я получены на основе следующих рассуждений. Теплотворность газообразного молекул рного водорода составл ет 142324 кДж/кг, теплотворность водорода, вход щего в состав соединений топлива, равна 125580 кДж/кг. Теплотворность водорода в расчете низшей теплотворной способности топлива, т.е. с учетом тепла, расходуемого на испарение воды, образующейс  при сгорании водорода, равна 102828 кДж/кг.The value of the coefficient H depends on in which units the iodorode and oxygen contents are measured by gas analyzers. If the indicated parameters are measured in mass units, for example, in mass percent, then the value of берет is taken in the range of 0.076 ... 0.106. These values of I were obtained on the basis of the following reasoning. The calorific value of gaseous molecular hydrogen is 142324 kJ / kg, the calorific value of hydrogen, which is part of the fuel compounds, is 125580 kJ / kg. The calorific value of hydrogen in the calculation of the lower calorific value of the fuel, i.e. taking into account the heat consumed by the evaporation of water generated during the combustion of hydrogen, is equal to 102828 kJ / kg.

Снижение теплотворности топлива вследствие сгорани  при содержании в горючей массе топлива кислорода по подсчетам Д.И. Менделеева приблизительно 5 составл ет 10883,6 кДж/кг. Дл  уравновешивани  вкладов водорода и кислорода, содержащегос  в продуктах сгорани , показани  кислородомера должны быть уменьшены в 142324/10883,6...102828/10883,6, т.е. вThe decrease in the calorific value of the fuel due to combustion when the oxygen content in the combustible mass of the fuel is calculated by D.I. Mendeleev approximately 5 is 10883.6 kJ / kg. To balance the contributions of hydrogen and oxygen contained in the products of combustion, the readings of the oxygen meter should be reduced to 142324 / 10883.6 ... 102828 / 10883.6, i.e. at

0 13,077...9,462раза(Я -0.076....Я 0,106). Если оба газоанализатора выдают содержание в объемных единицах, например обьемных процентах, то при одинаковых объемах водорода и кислорода количество0 13.077 ... 9.462 times (I -0.076 .... I 0.106). If both gas analyzers give the content in volume units, for example, volume percent, then with the same volumes of hydrogen and oxygen, the amount

5 кислорода будет превышать по массе в 8 раз.5 oxygen will be 8 times the mass.

Таким обрагом, значение коэффициента Я следует еще1 уменьшить в 8 паз, и тогда его значение сое га вит 0,0108....0,0132,Thus, the value of the coefficient I should be further reduced by 1 in the 8th groove, and then its value will be 0,0108 .... 0,0132,

0 Существенным признаком предпз зо- мого способа следует считать введение функции (I) в способ регулировани  режимом горени  и подачи т камеры воздуха. Именно этот признак придаст способу существсн5 ную новизну и р д новых ссойств.0 An essential feature of the presumptive method is the introduction of function (I) in the method of controlling the combustion mode and supplying air to the chamber. It is this feature that will give the method an existing novelty and a number of new properties.

Основные реакции, протекающие при завершении процесса сюрани  газообразного топлива, описш аютс  стехмометриче- скими уравненнлл i:The main reactions occurring at the end of the process of gas fuel synthesis are described by stoichiometric equations i:

0Н2 (- 0,502 НоО(2)0H2 (- 0.502 NoO (2)

СО ч- 0,5 0л С02CO h - 0.5 0l CO2

В тепловом соотношении обе реакции окислени  примерно равнозначныIn a thermal ratio, both oxidation reactions are approximately equivalent

Так как горение происходит за счет кис5 лорода воздуха, то в обо части реакции (2) добавл етс  азог, вносимый с воздухомSince combustion occurs due to oxygen in the air, nitrogen added with air is added to the reaction part (2)

7979

N2 - от 02. Да  пилкою завершени  реакции (2) необходим значительный избытокN2 - from 02. Yes, a file with the completion of reaction (2) requires a significant excess

0 воздуха, но при згом КПД процесса будет уменьшатьс , так как дл  его нагрева необходимо будет дополнительно тепло. Наоборот , при недостатке ссздуха о результате сдвига равновеси  реакции (2) клево КПД0 air, but with an empty process, the efficiency of the process will decrease, since it will require additional heat to heat it. Conversely, when there is a lack of freezing sound about the result of a shift in the equilibrium of reaction (2), the efficiency is

5 уменьшаетс  за счет npv-сутстеи- з продукта/сгорани  знач.лельныл копичеств водорода и окиси углерода. Следовательно, дл  ведени  процесса г; о ттимальном режиме с точки зрени  КПД присутствие кислорода,5 is reduced due to the npv sutsteis of the product / combustion of significant quantities of hydrogen and carbon monoxide. Therefore, to conduct process g; about the optimal mode in terms of efficiency, the presence of oxygen,

0 водорода и окиси углерода п некоторых ми- нимз.юНо х ко/нпестзз ч об зательно. Минимизаци  функции (1) позвол ет добитьс  наисисшего КПД, например, путем определени  в продукта сюрзни  недочете) и0 of hydrogen and carbon monoxide in some of the minimals. But it is obligatory. Minimization of function (1) allows us to achieve the lowest efficiency, for example, by defining a surprise in the product) and

5 одновременной мини,; мации кислорода S данном BSGiiatre солерод  в петсм и индикатором одновременного существовани  и OKHCV углерода5 simultaneous mini ;; oxygen S of a given BSGiiatre hydrochloride in petm and an indicator of the simultaneous existence of OKHCV carbon

Реализаци  процесса по предлзгаомо- му способу не дает развиватьс  иежелател ным реакци м образовани  оксидов азота, поскольку содержание водорода (хот  и в небольшом количестве) как более активного компонента по отношению к кислороду подавл ет процессы окислени  азота воздуха. Даже при нулевом содержании водорода система, реализующа  способ, будет уменьшать содержание кислорода, что также спо- собствует подавлению реакций образовани  оксидов. Подобного эффекта нельз  достичь с помощью прежних способов регулировани  процесса горени , как только, не анализиру  отдельно окислы азота и не управл   процессом по их минимизации .The implementation of the process according to the pre-proposed method does not allow developing the desired reactions of the formation of nitrogen oxides, since the content of hydrogen (although in a small amount) as a more active component with respect to oxygen suppresses the processes of oxidation of air nitrogen. Even at zero hydrogen content, the system implementing the method will reduce the oxygen content, which also contributes to the suppression of oxide formation reactions. A similar effect cannot be achieved using previous methods of controlling the combustion process, as soon as we do not separately analyze nitrogen oxides and control the process to minimize them.

Реализацию способа можно осуществить при ручном управлении, вычисл й по показани м анализатороо функцию (1) и провод  перестановку регулирующего органа подачи воздуха.The implementation of the method can be carried out with manual control, calculating function (1) according to the analyzer and wire permutation of the regulating body of the air supply.

Однако эффективность способа намного возрастает, если применить специальную систему автоматического управлени . Пример такой системы приведен на чертеже.However, the efficiency of the method is greatly increased if a special automatic control system is used. An example of such a system is shown in the drawing.

По своему существу эта система  вл етс  модификацией и развитием системы прототипа 5. Система может быть реализована на базе управл ющей микроЭВМ. Однако дл  у снени  принципа взаимодействи  вычислительных блоков приведена функциональна  блочна  схема.In essence, this system is a modification and development of the system of prototype 5. The system can be implemented on the basis of a control microcomputer. However, in order to clarify the principle of interaction between computing units, a functional block diagram is provided.

Трубчата  печь П имеет две камеры, в каждой из которых нагреваетс  продукт s процессе циркул ции по змеевику. & камерах сгорает газообразное топливо. Воздух подаетс  из общего воздухопровода воздуходувкой В. Кажда  из камер снабжена эксгаустером Э, работающим на общую дымовую трубу Т, Необходима  величина разрежени  в каждой из камер поддерживаетс  индивидуальной системой автоматического регулировани , состо щей из датчика 1 давлени , элемента 2 сравнени  измеренного давлени  с заданным Р, регул тора 3 и исполнительного механизма 4 с ооздейст- вием на систему отвода дымовых газов. В принципе, если камеры между собой имеют хорошее сообщение, то можно обойтись и одним регул тором с выбором одной характерной точки отбора давлени . Подвод топ- ливиого газа в каждую из камер осуществл етс  в зависимости от теплопро изводительности. Последн   может быть определена путем измерени  расхода продукта по змеевику датчиком 5, температуры продукта на входе в печь датчиком б и выходе из печи датчиком 7. Задание в элемент 8 сравнени  может поступать, например, в виде требуемой температуры t на выходе сырь  из печи. Регул тор 9 через исполнительный механизм 10 устанавливает необходимую величину подачи газа в камеру. Подача воздуха в камеры осуществл етс  из общего воздуховода в зависимости отThe tubular furnace P has two chambers, in each of which the product is heated by a coil circulation process. & chambers burn gaseous fuel. Air is supplied from a common air duct by a blower B. Each chamber is equipped with an exhauster E operating on a common chimney T. The required vacuum value in each chamber is supported by an individual automatic control system consisting of a pressure sensor 1, element 2 for comparing the measured pressure with a given P , regulator 3 and actuator 4 with action on the flue gas exhaust system. In principle, if the chambers are in good communication with each other, then one regulator can be dispensed with choosing one characteristic pressure sampling point. The supply of fuel gas to each of the chambers is carried out depending on the heat output. The latter can be determined by measuring the flow rate of the product on the coil by the sensor 5, the temperature of the product at the inlet to the furnace by the sensor b, and the exit from the furnace by the sensor 7. The task in the comparison element 8 can come, for example, in the form of the required temperature t at the outlet of the raw material from the furnace. The controller 9 through the actuator 10 sets the required amount of gas supply to the chamber. Air supply to the chambers is carried out from a common duct, depending on

измеренных расходов газа с помощью датчика 11 и воздуха с помощью датчика 12. Сигналы с последних поступают в элементы 13 сравнени  и через регул торы 14 воздействуют на исполнительные механизмы 15the measured gas flow rates using the sensor 11 and air using the sensor 12. The signals from the latter arrive at the comparison elements 13 and act on the actuators 15 through the regulators 14

0 подачи воздуха по камерам. Давление воздуха в общей магистрали поддерживаетс  на требуемом уровне системой, состо щей из датчика 16 давлени , элемента 17 сравнений , регул тора 18 и исполнительного ме5 ханизма 19 с воздействием, как правило, на направл ющий аппарат воздуходувок. Система коррекции подачи воздуха по способу включает датчик 20 содержани  кислорода в дымовых газах, датчик 21 содержани  ао0 дорода (продуктов недожега) в дымовых газах . Сигналы с последних подаютс  на вход логического блока 22, на него и подаетс  установочное значение коэффициента А . Выходы логического блока 22 соединены с0 air supply through the chambers. The air pressure in the common line is maintained at the required level by a system consisting of a pressure sensor 16, a comparison element 17, a regulator 18, and an actuator mechanism 19, with the impact, as a rule, on the guiding apparatus of the blowers. The air supply correction system according to the method includes a sensor 20 for the content of oxygen in flue gases, a sensor 21 for the content of ao0 of hydrogen (products of underburning) in the flue gases. The signals from the latter are fed to the input of logic block 22, and the setting value of coefficient A is supplied to it. The outputs of the logical unit 22 are connected to

5 входами звеньев 17 и 13 и через них периодически управл ют работой регул торов подачи воздуха, как общей так и по камерам. Система реализует способ следующим образом. На основе измеренных значений5 inputs of links 17 and 13 and through them periodically control the operation of the air supply regulators, both common and in chambers. The system implements the method as follows. Based on measured values

0 датчиком 20 и 21 кислорода и водорода (продуктов недожега) в логическом блоке формируетс  по уравнению (1) функци  цели R. В пам ти блока хранитс  некоторое начальное значение функции цели Rw. Подключа5  сь периодически к элементам 13 и 17, логический блок может варьировать в некоторых пределах расходом воздуха по камерам и общим расходом, В этом режиме варьировани  происходит сравнение теку0 щего значени  функции R с записанным в пам ти RH. Если в последующем значение функции R стало меньше, формируетс  шаг изменени  (шаг коррекции) подачи воздуха и текущее значение функции R записывэет5 с  в пам ти вместо RH. После достижени  минимума с помощью воздействи , например , на элементы 13 сравнени  система подключаетс  к другому элементу 13 управл ющей подачей воздуха в другую камеру.0 by the sensor 20 and 21 of oxygen and hydrogen (underburning products) in the logic block, the target function R is generated according to equation (1). A certain initial value of the target function Rw is stored in the memory of the block. By connecting periodically to the elements 13 and 17, the logic unit can vary to some extent by the air flow rate in the chambers and the total flow rate. In this variation mode, the current value of the function R is compared with that recorded in the memory RH. If subsequently the value of the function R becomes smaller, a step of change (correction step) of the air supply is formed and the current value of the function R is written 5 s in the memory instead of RH. After reaching a minimum by acting, for example, on the comparison elements 13, the system is connected to another control air supply element 13 to another chamber.

0 Если после воздействи  на вторую камеру достигнут еще более глубокий минимум, логический блок подключаетс  к элементу 17 и так периодически управл ет подачей воздуха как по камерам, так и общей. Миними- 0 If, after acting on the second chamber, an even deeper minimum is reached, the logic unit is connected to element 17 and so periodically controls the air supply both through the chambers and the general one. Minimi

5 заци  функции может быть зафиксирована последовательным реверсированием воздействий на элементы 13 и 17.5, the function can be fixed by sequentially reversing the effects on elements 13 and 17.

Технико-экономическа  эффективность предлагаемого способа по сравнению с прототипом обеспечиваетс  не только поддержанием параметров процесса в заданных ограничени х, но и поиском оптимального режима минимизации непрореагировавших продуктов. В результате эконом тс  топливно-энергетические ресурсы за счет минимизации кислородной составл ющей . Присутствие водородной составл ющей подавл ет процесс окислени  азота, и, таким образом, достигаетс  экологическа  целесообразность внедрени  способа и его преимуществ по сравнению с прототипом.The technical and economic efficiency of the proposed method in comparison with the prototype is ensured not only by maintaining the process parameters in predetermined limits, but also by finding the optimal mode of minimizing unreacted products. As a result, fuel and energy resources are saved by minimizing the oxygen component. The presence of the hydrogen component suppresses the process of nitrogen oxidation, and thus, the environmental feasibility of introducing the method and its advantages over the prototype is achieved.

oo

(56) Авторское свидетельство СССР N 1038726.кл. F 23 N 3/00. 1983.(56) Copyright certificate of the USSR N 1038726.cl. F 23 N 3/00. 1983.

Нефть, газ и нефтехими  за рубежом, N: 3. Переводное издание журналов США, 1987, с. 124.Oil, Gas, and Petrochemicals Abroad, N: 3. Translated Edition of US Magazines, 1987, p. 124.

Авторское свидетельство СССР № 1312326. кл. F 23 N 3/00, 1981.USSR copyright certificate No. 1312326. cl. F 23 N 3/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 939870, кл. F 23 N 3/00, 1982.USSR copyright certificate No. 939870, cl. F 23 N 3/00, 1982.

Нефть, газ и нефтехими  за рубежом. № 3. Переводное издание журналов США, 1987. с. 103-104.Oil, gas and petrochemicals abroad. No. 3. The translated edition of magazines of the USA, 1987. with. 103-104.

Ф о р м у л а и з о б ре тен и  15 FORMULA AND ZOBRETIN 15

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРУБЧАТОЙ ПЕЧЬЮ путем регулировани  по ограничени м производительности, разрежени , сбдержани  кислорода в продуктах сгорани , распределени  воздуха по камерам и расхода общего воздуха, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, дополнительно измер ют содержание водорода а продуктах сгорани  и в заданных «сMETHOD FOR CONTROL OF TUBULAR FURNACE by adjusting for restrictions on productivity, rarefaction, oxygen retention in the combustion products, air distribution in the chambers and total air flow, characterized in that, in order to increase accuracy, the hydrogen content in the combustion products and in specified with

.20.twenty

ЯI AM

ограничени х минимизируют значение функции ft АОа + Н2„ где Ог, На - значени  измеренных концентраций кислорода и водорода в продуктах сгорани , А - коэффициент , равный 0,076 - 0,106, если значени  Ог, Н2 измерены в мас.%, и равный 0,0108 - 0,0132. если значени  Оа. На измерены в об.%, последовательно измен   расход общего воздуха и его распределение по камерам.constraints minimize the value of the function ft AOa + H2 „where Og, Na are the values of the measured concentrations of oxygen and hydrogen in the combustion products, A is a coefficient equal to 0.076-0.106, if the values of Og, H2 are measured in wt.%, and equal to 0.0108 - 0.0132. if the value is Oa. Not measured in vol.%, Successively changing the flow rate of total air and its distribution in the chambers.

ВоздуAir

SU4867262 1990-09-17 1990-09-17 Method of control over tubular furnace RU2003928C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4867262 RU2003928C1 (en) 1990-09-17 1990-09-17 Method of control over tubular furnace

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4867262 RU2003928C1 (en) 1990-09-17 1990-09-17 Method of control over tubular furnace

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2003928C1 true RU2003928C1 (en) 1993-11-30

Family

ID=21536605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4867262 RU2003928C1 (en) 1990-09-17 1990-09-17 Method of control over tubular furnace

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2003928C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5957063A (en) * 1996-09-12 1999-09-28 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Combustion system and operation control method thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5957063A (en) * 1996-09-12 1999-09-28 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Combustion system and operation control method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107561941B (en) Full-working-condition standard-reaching emission control method for thermal power generating unit denitration system
US20070104641A1 (en) Method of controlling oxygen addition to a steam methane reformer
US4118172A (en) Method and apparatus for controlling burner stoichiometry
US5732664A (en) Boiler control system
JP2009525361A5 (en)
EP1395777A1 (en) Combustion optimization with inferential sensor
US4235171A (en) Natural draft combustion zone optimizing method and apparatus
CN107429915B (en) For controllably running method, regulation device and the industrial furnace of the industrial furnace of heating
JPH10306286A (en) Automatic control device of endothermic gas generator with low cost oxygen-detecting probe
RU2003928C1 (en) Method of control over tubular furnace
US4054408A (en) Method for optimizing the position of a furnace damper without flue gas analyzers
US4531905A (en) Optimizing combustion air flow
JP4671136B2 (en) Combustion control method for rotary melting furnace
CN114459033A (en) Ammonia combustion control system based on oxygen enrichment and hydrogen combustion supporting
CN106753443A (en) The system of nitrogen oxides in a kind of coke oven exhaust gas from Sources controlling
KR100804233B1 (en) Oxygen concentration control method in case of firing multiple fuels
CN206328336U (en) The system of nitrogen oxides in a kind of coke oven exhaust gas from Sources controlling
SU1332104A1 (en) Method of automatic control of air feed to boiler furnace
KR101123901B1 (en) Apparatus for controlling vibration of hot blast stove
SU903308A1 (en) Combustion process control system of glass smelting furnace
RU2775733C1 (en) Method for optimizing the combustion process of gaseous fuel
SU735869A1 (en) Method of automatic optimisation of burning process in boiler
JP4348027B2 (en) Control method of unburned carbon in fly ash in co-firing furnace
SU1717922A1 (en) For heating of heating furnaces
SU1462067A1 (en) Method of controlling combustion process